公募班（2020-2021）

光トリガー相転移によるメカニカルソフトクリスタルの創製

キーワード

光トリガー相転移、メカニカルソフトクリスタル、光異性化、構造相転移、光アクチュエータ

研究概要

光や熱などの外部刺激によって変形するメカニカル有機材料は、新しいスマートアクチュエータ材料として、ソフトロボットへの応用が期待されている。本研究代表者らはメカニカル機能を多様化させるために色々なメカニカル結晶を探索した結果、「光トリガー相転移」という新現象を発見した。光トリガー相転移は、光反応生成物によって生じる結晶内部のひずみに起因し、そのひずみを解消するように結晶構造変化がドミノ倒しのように進行し、最終的には結晶全体の結晶構造が変わる、という発現機構がある。本研究では、この光トリガー相転移をメカニカル機能創出に利用することで、次世代のアクチュエータ材料に資するメカニカルソフトクリスタルの開発を目指す。また、光トリガー相転移結晶の創製と機能創出を通して、ソフトクリスタルの学理深化・発展に寄与することを目指す。

研究業績

査読付発表論文

A01-34

“Superelasticity of a photo-actuating chiral salicylideneamine crystal” *T. Taniguchi, K. Ishizaki, D. Takagi, K. Nishimura, H. Shigemune, M. Kuramochi, Y. C. Sasaki, H. Koshima, T. Asahi, Commun. Chem., 5, 4 (2022). (領域内共同研究 A02公募倉持)　
DOI: 10.1038/s42004-021-00618-8
"Actuation performance of a photo-bending crystal modeled by machine learning-based regression" K. Ishizaki, R. Sugimoto, Y. Hagiwara, H. Koshima, *T. Taniguchi, T. Asahi, CrystEngComm, 23, 5839-5847 (2021).
DOI: 10.1039/D1CE00208B

報道・アウトリーチ活動・特許・その他

A01-34

「サリチリデンアミン結晶の光による変形機構を解明」が化学工業日報(2022.1.19)、日刊工業新聞(2022.1.17)で掲載
「サリチリデンアミン結晶の光による変形機構を解明　光によって操作できるセンシングやスイッチング、メモリ、アクチュエータの開発に一歩前進」をプレスリリース(2022.1.13)
谷口卓也早稲田オープンイノベーションフォーラム2021にて研究紹介（2021.3.9-10）。
谷口卓也早稲田大学第67回理工展にて研究紹介（2020.11.7-8）。
谷口卓也日本結晶学会誌63巻1号「ソフトクリスタル」特集号に記事執筆

国際学会発表

A01-34

“Actuation and mechanical properties of a crystal with the photo-triggered phase transition”T. Taniguchi, T. Asahi, H. Koshima, Pacifichem 2021, 3411855 (Online, Dec. 22, 2021)
“Actuation force and elastic properties of photomechanical crystals” T. Taniguchi, K. Ishizaki, T. Asahi, H. Koshima, Pacifichem 2021, 3440813 (Online, Dec. 21, 2021)
“Contribution of CH…π Interactions to Phase Transition of a Chiral Crystal”D. Takagi, T. Taniguchi, T. Asahi, Molecular Chirality Asia 2020 (Online, Japan, Oct. 31-Nov. 2, 2020)
“Data-driven Control of Actuation Performance of a Photo-bending Chiral Crystal”K. Ishiazaki, Y. Hagiwara, H. Koshima, T, Taniguchi, T. Asahi, Molecular Chirality Asia 2020 (Online, Japan, Oct. 31-Nov. 2, 2020)
“Data-driven Control of Photo-Bending Behavior of Hybrid Silicones Mixed with Azobenzene Powder”T. Taniguchi (Invited), Carbon Materials and Nanotechnology (CMAN-2021) (Online, Singapore, Jan. 7, 2021)
“Mechanical Motions of Photochromic Chiral Salicylideneamine Crystals Induced by Photo-triggered Phase Transition” Y. Hagiwara, T. Taniguchi, T. Asahi, H. Koshima, Molecular Chirality Asia 2020 (Online, Japan, Oct. 31-Nov. 2, 2020)